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第8届全国并行计算大会

作者：谷同祥刘兴平迟学斌北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京 100088 中国科学院计算机网络信息中心超级计算应用研究室北京 100080 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京 100088 中国科学院计算机网络信息中心超级计算应用研究室北京 100080

本文评价了在并行体系结构上迭代求解超大型稀疏线性方程组的一组可移植软件包的性能。包括：特征比较、可用性评价和性能描述。主要集中于能提供迭代解法及相应预条件方案的可移植并行线性方程组求解软件包。所评价的七个软件包是：Az... 详细信息

本文评价了在并行体系结构上迭代求解超大型稀疏线性方程组的一组可移植软件包的性能。包括：特征比较、可用性评价和性能描述。主要集中于能提供迭代解法及相应预条件方案的可移植并行线性方程组求解软件包。所评价的七个软件包是：Aztec、BlockSolve、ISIS++、LINSOL、P_SPARSLIB、PETSc和PINEAPL。对大多数应用程序员，推荐PETsc和Aztec，因为它们有友好的用户界面、详细的文档和大量的用户反馈。

关键词：线性方程迭代解法并行计算应用软件

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对流扩散问题非均匀网格上的部分半粗化多重网格方法

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江西师范大学学报（自然科学版） 2014年第4期38卷 403-408页

作者：曹富军袁冬芳葛永斌中国科技大学数学科学学院安徽合肥230000 内蒙古科技大学数理与生物工程学院内蒙古包头014010 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 宁夏大学数学计算机学院宁夏银川750021

结合非均匀网格上的HOC格式与部分半粗化的多重网格方法对具有边界层的2维对流扩散问题进行了求解,并基于面积率构造了部分半粗化多重网格方法的插值算子和限制算子.数值实验表明:对于只需要在1个方向进行网格加密的边界层问题,基于部... 详细信息

结合非均匀网格上的HOC格式与部分半粗化的多重网格方法对具有边界层的2维对流扩散问题进行了求解,并基于面积率构造了部分半粗化多重网格方法的插值算子和限制算子.数值实验表明:对于只需要在1个方向进行网格加密的边界层问题,基于部分半粗化的网格分布策略及多重网格算法可以大大减少无边界层方向的网格数,从而较完全粗化的网格分布策略及多重网格算法具有更高的计算精度和求解效率.

关键词：非均匀网格高精度紧致格式部分半粗化多重网格边界层对流扩散

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一种预测湍流混合宽度的浮阻力模型

一种预测湍流混合宽度的浮阻力模型

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北京力学会第30届学术年会

作者：李玘祥张又升北京应用物理与计算数学研究所北京大学应用物理与技术研究中心计算物理全国整点实验室

界面不稳定性诱导的湍流混合广泛存在于自然科学问题与工程实际问题中,特别是重流体以常加速度加速轻流体产生的Rayleigh-Taylor （RT）混合,与冲击加速度驱动不同密度流体产生的Richtmyer-Meshkov （RM）混合。在描述湍流混合的物理量... 详细信息

界面不稳定性诱导的湍流混合广泛存在于自然科学问题与工程实际问题中,特别是重流体以常加速度加速轻流体产生的Rayleigh-Taylor （RT）混合,与冲击加速度驱动不同密度流体产生的Richtmyer-Meshkov （RM）混合。在描述湍流混合的物理量中,混合宽度是最重要的为物理量之一,因此对于混合宽度的预测尤为重要。总混合宽度h可以分为尖钉区混合宽度h与气泡区混合宽度h,实验数据表明RM混合总宽度的演化呈幂次率关系:h（t）～t,而尖钉与气泡区混合宽度会随不同的幂律演化:h（t）～t~(θ)。首先,我们利用自相似流动的统计剖面在自相似变换下不变的特点,以体积分数/质量分数/密度剖面中任一固定值所对应的位置来定义参考界面,从理论上推导出尖钉与气泡增长的幂次指数相等,并等于总混合宽度的幂次指数（θ=θ=θ）。在此基础之上,我们找到了可以同时适用于RT与RM混合的密度比无关的组分剖面,该剖面可以准确预测任意密度比下混合区平均体积分数的自相似剖面。最后,我们将密度比无关的组分剖面引入到浮阻力模型中,使得该模型不但可以精准预测经典的RT、RM混合宽度演化,还可以预测各种复杂加速度历史下的混合宽度演化。该研究加深了对RT和RM湍流混合机制的理解,进一步的提升了浮阻力模型的适用范围,使模型可用于工程实际问题中混合宽度演化的初步计算。

关键词： Rayleigh-Taylor Richtmyer-Meshkov 湍流混合幂次指数浮阻力模型

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高效并行的Kohn-Sham方程求解器

高效并行的Kohn-Sham方程求解器

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2013全国高性能计算学术年会

作者：高兴誉莫则尧宋红州北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理国防科技重点实验室北京100094

高效并行的Kotm-Sham方程求解器是支撑大规模第一性原理材料模拟的核心，流行的第一性原理商用软件难以适应国产高性能计算机的发展。对此,本文基于JASMIN框架自主研制了Kotm-Sham方程并行求解器。求解器采用PAW赝势平面波方法,包含两... 详细信息

高效并行的Kotm-Sham方程求解器是支撑大规模第一性原理材料模拟的核心，流行的第一性原理商用软件难以适应国产高性能计算机的发展。对此,本文基于JASMIN框架自主研制了Kotm-Sham方程并行求解器。求解器采用PAW赝势平面波方法,包含两项关键技术;倒空间多重网格方法、“k点/轨道/网格”三级并行算法。前者在保证精度的同时显著节省了计算与存储开销;后者充分挖掘了求解Kotm Sbum特征值方程的并行度。通过计算一些典型体系的基态性质验证求解器的正确性，以求解216个重金属原子的Kotm-Sham方程为例,在国产高性能计算机上测试了求解器的并行性能。本文的求解器在7680个处理器核上用时不到6分钟,获得了56％的并行效率,在国产高性能计算机上的性能明显优于购买的商用软件VASP(5.2发布版).

关键词：金属物理学 Kohn-Sham方程求解器倒空间多重网格算法并行程序计算性能

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固溶合金第一性原理计算方法初探

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数值计算与计算机应用 2021年第1期42卷 18-32页

作者：徐黎闽杨真方俊高兴誉宋海峰清华大学数学科学系北京100084 北京科技大学应用物理研究所北京100083 计算物理重点实验室北京应用物理与计算数学研究所北京100088

固溶合金第一性原理计算在新型合金物性研究与合金组分优化设计中扮演着重要角色.固溶合金具有化学无序结构,晶格平移对称性破缺.难以直接应用标准的第一性原理计算方法.本文介绍了确定组分固溶合金第一性原理计算的主要两类方法.第一... 详细信息

固溶合金第一性原理计算在新型合金物性研究与合金组分优化设计中扮演着重要角色.固溶合金具有化学无序结构,晶格平移对称性破缺.难以直接应用标准的第一性原理计算方法.本文介绍了确定组分固溶合金第一性原理计算的主要两类方法.第一类方法是相干势近似方法,我们推导了相干势近似的自洽方程.基于多重散射理论梳理了单格点杂质系统Green函数的计算方法.第二类方法是超胞结构建模方法,我们介绍了相似原子环境的数学模型,推导了整体化学无序与短程化学有序的统一描述方法,证明了两种超胞结构建模方法最优解之间的关系.结合第一性原理计算与热力学模型,我们应用这两类方法预测了变组分铀铌合金的晶格参数与典型镁铝合金的热力学物性.获得了实验验证.

关键词：固溶合金第一性原理多重散射理论相似原子环境相干势近似

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非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

非平衡化学反应流系统的动理学建模与模拟

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第九届全国流体力学学术会议

作者：许爱国张广财北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京应用物理与计算数学研究所

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求,所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的... 详细信息

非平衡化学反应流广泛于自然界和工程物理等领域。因为基于Navier-Stokes的传统宏观流体建摸不足以描述系统内极其复杂的非平衡行为,而微观粒子模拟在时间和空间尺度方面往往又不能实际需求,所以包含大量微介观结构、复杂非平衡行为的化学反应流系统的物理建模、算法设计与信息提取均存在较强的挑战性!因为非平衡统计力学是联系微观运动规律和宏观运动规律的桥梁,所以在Boltzmann方程基础上经过两次重要的粗粒化物理建模得到的离散Boltzmann方法(Discrete Boltzmann Method,DBM)正在成为燃烧等非平衡、复杂化学反应流系统的一种全新的动理学描述方法、建模方法和分析方法。本报告综述我们课题组近年来在这一领域的主要进展。内容重点体现:(1)从数学建模型角度,DBM模型与传统流体模型的唯一差异就是使用离散Boltzm方程取代原来的Navier--Stokes方程;但从物理建模角度,一个DBM模型相当于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡效应的粗粒化模型。(2)通过DBM提供的信息,可以建立"无组织动量流"、"无组织能量流"、化学反应速率与熵增率之间的解析关系式。(3)DBM所提供的非平衡特征已经用于特征区域真是分布函数主要特征的恢复、复杂流体系统内各种界面的物理甄别与追踪、相变研究中划分"亚稳相分解"和"相畴增长"两个阶段的物理判据、Rayleigh-Taylor不稳定性研究中划分可压效应两个阶段的物理判据,等等。(4)除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。

关键词：化学反应流动理学模型 Boltzmann方程非平衡

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β-HMX的冲击动态响应及快速分解机理

β-HMX的冲击动态响应及快速分解机理

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第十四届全国物理力学学术会议

作者：何正华陈军吴强姬广富中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室北京应用物理与计算数学研究所

基于量子化学的多尺度冲击动力学方法,模拟了冲击加载下凝聚相βHMX的初始动态响应特性和快速分解过程。计算结果表明,在前期的冲击压缩过程中,分子的微观响应依赖于分子的取向和冲击方向。与冲击方向夹角较大(接近90°)的化学键,... 详细信息

基于量子化学的多尺度冲击动力学方法,模拟了冲击加载下凝聚相βHMX的初始动态响应特性和快速分解过程。计算结果表明,在前期的冲击压缩过程中,分子的微观响应依赖于分子的取向和冲击方向。与冲击方向夹角较大(接近90°)的化学键,能有效地避开冲击正压力对键的压缩和抑制,在后续的高温作用下能快速活化拉伸,成为初始的反应位点。伴随着分子结构形变及

关键词： HMX 动态响应分解机理冲击加载

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质子与钾原子碰撞的非辐射电荷转移过程和碰撞激发过程

质子与钾原子碰撞的非辐射电荷转移过程和碰撞激发过程

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第十五届全国原子与分子物理学术会议

作者：屈一至刘春华王建国中国科学院研究生院物理科学学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

电荷转移过程的研究在等离子体、天体物理等领域具有重要的意义。质子与碱金属原子碰撞的电荷转移过程在天体物理和托克马克的中性束注入中都有重要应用。质子与钾原子碰

关键词：钾原子碰撞激发电荷转移

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质子与钾原子碰撞的辐射衰变、辐射电荷转移和辐射缔合过程

质子与钾原子碰撞的辐射衰变、辐射电荷转移和辐射缔合过程

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第十五届全国原子与分子物理学术会议

作者：刘春华屈一至王建国中国科学院研究生院物理科学学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

质子与碱金属原子碰撞的电荷转移过程在天体物理和托克马克的中性束注入中都有重要应用。对于较高能区(>100 eV)的质子与钾原子碰撞的非辐射电荷转移过程的研究目前

关键词：钾原子电荷转移

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FeMnNi合金冲击相变与卸载逆相变历程研究

FeMnNi合金冲击相变与卸载逆相变历程研究

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第九届全国冲击动力学学术会议

作者：陈永涛李庆忠唐小军刘文韬中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰波物理实验室北京应用物理与计算数学研究所

采用VISAR测试技术,将正向加载和逆向加载实验相结合,首次研究掌握了不同加载压力下FeMnNi合金的冲击相变和卸载逆相变历程。结果指出:冲击加载压力大于冲击相变阈值2～3GPa时,FeMnNi合金发生α→ε相变,加载段呈现弹性波、塑性波和相... 详细信息

采用VISAR测试技术,将正向加载和逆向加载实验相结合,首次研究掌握了不同加载压力下FeMnNi合金的冲击相变和卸载逆相变历程。结果指出:冲击加载压力大于冲击相变阈值2～3GPa时,FeMnNi合金发生α→ε相变,加载段呈现弹性波、塑性波和相变波三波结构,塑性波在自由面反射稀疏波使FeMnNi合金完成ε→α逆相变,卸载段可能呈现稀疏波、稀疏冲击波和稀疏波的三波结构;冲击加载压力大于冲击相变阈值5～8GPa时,加载段呈现含相界面反射压缩波PIR的四波结构,塑性波反射稀疏波可能使FeMnNi合金卸载到亚稳态混合相,剩余相变波反射稀疏波使其由亚稳态混合相转变为α相,完成ε→α逆转变,卸载段呈现稀疏波和稀疏冲击波的两波结构。

关键词：固体力学 FeMnNi 相变逆相变

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